阴极保护原理.

阴极保护

百科名片

阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。

目录

英文名称

工作原理

两种方法的优缺点

发展历史

局部阴极保护

1.局部阴极保护目的

腐蚀简介

技术简介

效果判据

技术问答

运行维护

市场现状

设备的故障判断

展开

英文名称

工作原理

两种方法的优缺点

发展历史

局部阴极保护

1.局部阴极保护目的

腐蚀简介

技术简介

效果判据

技术问答

运行维护

市场现状

设备的故障判断

展开

编辑本段英文名称

英文名称：Cathodic Protection[1]

编辑本段工作原理

金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa 减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。

由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。

两种阴极保护法：外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。

1、牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流一般小于1安培）或处于低土壤电阻率环境下（土壤电阻率小于100欧姆.米）的金属结构。如，城市管网、小型储罐等。根据国内有关资料的报道，对于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。牺牲阳极阴极保护失败的主要原因是阳极表面生成一层不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。本人认为，产生该问题的主要原因是阳极成份达不到规范要求，其次是阳极所处位置土壤电阻率太高。因此，设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成份外，一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置。

2、外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从土壤中流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构，如：长输埋地管道，大型罐群等。

[2]

编辑本段两种方法的优缺点

[3]方法优点缺点

强制电流1、输出电流连续可调

2、保护范围大

3、不受环境电阻率限制

4、工程越大越经济

5、保护装置寿命长1、需要外部电源

2、对邻近金属构筑物干扰大

3、维护管理工作量大

牺牲阳极1、不需要外部电源

2、对邻近构筑物无干扰或很小

3、投产调试后可不需管理

4、工程越小越经济

5、保护电流分布均匀、利用率高1、高电阻率环境不宜使用

2、保护电流几乎不可调

3、覆盖层质量必须好

4、投产调试工作复杂

5、消耗有色金属

排流保护极性

排流

1、利用杂散电流保护管道>管道

2、经济实用

3、方法简单，只需简单管理

4、有杂散电流时，可自动防止杂散电流的

腐蚀

1、对其他构筑物有干扰影响

2、干扰停运时，保护体得不到保护

3、易造成过负电位

强制1、保护范围广1、对其他构筑物有感到影响

排流 2、电压、电流连续可调

3、以干扰源的负馈线代替辅助阳极，结构

简化

4、干扰源停运时，保护体仍被保护

5、不存在阳极干扰2、需要外部电源

3、排流点易过保护

编辑本段发展历史

阴极保护技术已经发展成熟，广泛应用到土壤、海水、淡水、化工介质中的钢质管道、电缆、钢码头、舰船、储罐罐底、冷却器等金属构筑物等的腐蚀控制。 1834年——法拉第→阴极保护原理奠定基础 1890年——爱迪生→提出强制电流保

护船舶 1902年——柯恩→ 实现了爱迪生的设想 1905年——美国用于锅炉保护 1906年——德国建立第一个阴极保护厂 1913年——命名为电化学保护1924年——地下管网阴极保护

编辑本段局部阴极保护

[4]常用阴极保护的基本原则是将受保护的构筑物与所有低接地电阻的装置实现

电分离。但是，这在工业装置上是个很大的技术难题，因为管子非常多，管径相当大。要将它们实现电分离不仅费用昂贵，而且在正常使用中，它们可能与外部装置电接触或绝缘接头跨接，容易产生很多问题。在管道系统改造或扩建过程中，这个问题尤为突出。在爆炸危险的装置和输送电解液的管道上实施阴极保护也存在技术难题。如果用大口径管道输送低电阻率的电解质，那么在绝缘接头未受保护一侧，就会有被阴极保护电流引发内腐蚀的危险。

在工业装置上管道的腐蚀危险一般比长输管道中的腐蚀危险大，因为在大多数情况下，管道会与钢筋混凝土基础形成腐蚀电池。在不同种类的工业装置区域内能够利用区域阴极保护来克服这种腐蚀危险，所用方法类似于局部阴极保护的方法。受保护的区域是没有限制的，也就是说管道与连接的和分支的管道之间是没有电绝缘的。

局部阴极保护目的

局部阴极保护的目的不仅是要补偿外部阴极构筑物的电池电流，而且要使被保护的构筑物充分阴极极化，从而满足阴极保护准则要求。因为被保护的构筑物与外部阴极构筑物之间的接触电阻非常低，并且外部阴极构筑物的接地电阻非常低，所以不成比例的大部分阴极保护电流要流到外部阴极上。设置强制电流辅助阳极地床的目的就是要增加被保护的构筑物的保护电流分量。除了受保护的构筑物与外部阴极构筑物的几何尺寸外，土壤的电阻率对其有很大影响。与常规阴极保护不同的是，受保护的构筑物基本上是在强制电流辅助阳极的电压锥范围内。为此，考虑到各个组成部分不同的保护电流需要量，所以不能把土壤当做一个等电位空间来看待。在局部阴极保护中管地电位的变化只与附近的参比电极有关系，而与远方大地电位少有联系。[5]

编辑本段腐蚀简介